Die Erfindung betrifft ein kohäsives Füllgut zum Verfüllen von Schächten, enthaltend Wasser, Zement und wenigstens einen Zuschlagstoff. Des weiteren betrifft die Erfindung einen mit dem kohäsiven Füllgut verfüllten Schacht.

Schächte, bei denen es sich insbesondere um Bergwerksschächte handelt, sind in der Vergangenheit zum Teil mit Lockermassen verfüllt worden. Da die verfüllten Lockermassen jedoch nicht ausreichend schnell zur Ruhe kommen, ist man von dieser Art der Verfüllung bereits seit einiger Zeit abgekommen. Derzeit werden zum Verfüllen von Schächten Betonarten verschiedener Qualitäten oder kohäsive Füllgüter gemäß DIN 1045 verwendet. Diese betonähnlichen Materialien enthalten in aller Regel ein Bindemittel, vorzugsweise Zement, mindestens einen Zuschlagstoff und Wasser.

Das Verfüllen von Schächten erfolgt nach dem derzeitigen Stand der Technik im wesentlichen mittels zweier unterschiedlicher Verfahren. Bei beiden Verfahren wird das Füllmaterial in der Regel obertägig mittels geeigneter, meist mobiler oder semimobiler Anlagen vor Ort hergestellt. Bei einem bekannten Verfahren wird das fertige Füllgut zum Schacht transportiert und über eine Abwurftrommel mittig in den tiefen Schacht abgeworfen, wonach das Füllgut völlig frei nach unten fällt. Um ein Anhaften des Füllgutes an den Wandungen des Schachtes zu verhindern, werden in der Regel Füllgüter mit abrasiven Eigenschaften verwendet. Dabei handelt es sich vorzugsweise um Füllgüter, denen eine Mischung aus Brechsand und Rostasche zugeschlagen wird, wobei die Körnung des Gemischs mindestens 4 bis 16 mm beträgt. Durch die sehr grobe Körnung der Mischung wird erreicht, daß Anhaftungen beim Verfüllen nicht zu dick oder durch nachfallendes Material wieder abgetragen werden. Das Abtragen anhaftenden Füllguts wird dadurch begünstigt, daß die Partikel des Zuschlagstoffs eine rauhe Oberfläche aufweisen. Allerdings bieten die abrasiven Zuschlagstoffe keine hundertprozentige Gewähr dafür, daß es nicht doch zu Anbackungen kommt, wodurch unerwünschte Hohlräume in dem verfüllten Schacht entstehen können.

Diese Nachteile können durch ein weiteres, bekanntes Verfahren zum Verfüllen tiefer Schächte vermieden werden, bei dem das Füllgut in Führungen wie beispielsweise Rohrleitungen in den Schacht eingebracht wird. Dabei führen die Rohrleitungen das Füllgut bis kurz oberhalb der Schachtsohle oder des Spiegels des bereits teilweise gefüllten Schachtes, wo das Füllgut aus einer Leitungsöffnung austritt. Die Höhe der Leitungsöffnung kann dabei an die Höhe des Spiegels des bereits eingefüllten Füllguts angepaßt werden.

Bei Schächten mit einer Tiefe von über 30 m spricht man im allgemeinen von tiefen Schächten, wobei insbesondere Bergwerksschächte Tiefen von über 1000 m aufweisen können. Bei der Verfüllung solch tiefer Schächte über Rohrleitungen muß das Füllgut gute Fließeigenschaften aufweisen. Dabei sollte das Füllgut ohne das Auftreten hoher Strömungswiderstände in Rohrleitungen mit verhältnismäßig geringen Querschnitten in große Tiefen geführt werden können und keinesfalls zu Verstopfungen der Rohrleitungen oder dergleichen führen. Eine weitere Voraussetzung des Füllguts besteht darin, daß es nicht zu Entmischungsvorgängen des Füllgutes während dessen Transports in große Tiefen des Schachtes kommt, damit Bereiche des verfüllten Schachts mit verminderten Druckfestigkeiten vermieden werden.

Man unterscheidet bei der Verfüllung tiefer Schächte, insbesondere Bergwerksschächte, zwischen einer Teilverfüllung und einer Vollverfüllung des Schachtes. Bei der Teilverfüllung wird zunächst ein Füllgut mit einer hohen Druckfestigkeit von größer 15 N/mm² oder größer 25 N/mm², was den Druckfestigkeitsklassen B15 bzw. B25 entspricht, in den Schacht eingebracht, bis ein vorherbestimmter Füllgrad erreicht ist. Das verbliebene Schachtvolumen wird anschließend durch ein Füllgut mit einer Druckfestigkeit von 2 N/mm² (B2) bis etwa 5 N/mm² (B5) aufgefüllt. Bei der Vollverfüllung eines Schachtes wird dagegen ein einheitliches Füllgut mit Druckfestigkeiten, die den Druckfestigkeitsklassen B2 bzw. B5 entsprechen, verwendet.

Bei der Verfüllung von Schächten mit Tiefen über 1000 m werden sehr große Mengen an Füllgut benötigt, so daß die Wirtschaftlichkeit der Verfüllung in hohem Maße durch die Materialkosten der Füllgüter beeinflußt wird. Zur Verringerung der zuschlagstoffspezifischen Kosten bei der Verfüllung von Schächten ist es bekannt, anstelle von Reinsand mit einer Körnung von 0 bis 2 mm Altsand mit einer identischen Körnung als Zuschlagstoff zu verwenden. Altsand ist im Vergleich zu Reinsand deutlich kostengünstiger, kann aber unerwünschte Verunreinigungen, wie beispielsweise toxisch wirkende Verbindungen, aufweisen. Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung von Altsand ist dessen geringe Verfügbarkeit, da zur Verfüllung tiefer Schächte sehr große Mengen an Zuschlagstoffen benötigt werden.

Aus dem Stand der Technik ist weiterhin ein kohäsives Füllgut bekannt, das Brechsand und Rostasche zu vorzugsweise etwa gleichen Gewichtsanteilen und einer Körnung von 0 bis 4 mm enthält. Dieses Füllgut weist jedoch einige Nachteile auf. Die Verwendung von Füllgütern mit mehreren Zuschlagstoffen erfordert einen höheren Logistikaufwand hinsichtlich der Beschaffung, der Anlieferung, der Lagerung und des Handlings bei der Herstellung des Füllgutes vor Ort, als es bei Füllgütern mit nur einem Zuschlagstoff der Fall ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß Füllgüter, die eine Mischung aus Brechsand und Rostasche zu etwa gleichen Teilen enthalten, bisher nur mit Druckfestigkeiten entsprechend der Druckfestigkeitsklassen B2 und B5 eingesetzt wurden. Sie sind daher für die Anwendungsfälle ungeeignet, bei denen höhere Druckfestigkeiten gefordert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein kostengünstiges und in hohen Mengen herstellbares kohäsives Füllgut zur Verfüllung von Schächten zur Verfügung zu stellen, das verbesserte Fließeigenschaften zur Verfüllung von Schächten mittels Führungen aufweist.

Die vorgenannte Aufgabe ist bei dem Füllgut der eingangs genannten Art erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Zuschlagstoff gebrochener Bauschutt mit einer Körnung von 0 bis 8 mm ist, daß der Anteil des Zuschlagstoffs am kohäsiven Füllgut 900 bis 1200 kg/m³, vorzugsweise etwa 1060 kg/m³ beträgt, daß der Anteil des Zements am kohäsiven Füllgut 290 bis 350 kg/m³, vorzugsweise 320 kg/m³ beträgt und daß der Anteil des Zugabewassers am kohäsiven Füllgut 330 bis 390 kg/m³, vorzugsweise 360 kg/m³ beträgt.

Bei dem erfindungsgemäßen Füllgut wurde überraschenderweise festgestellt, daß bereits mit Körnungen des gebrochenen Bauschutts von 0 bis 8 mm besonders gute Fließeigenschaften des kohäsiven Füllgutes erzielt werden. Die Erfindung ermöglicht es daher, zur Verfüllung tiefer Schächte einen Zuschlagstoff mit einer höheren Körnung als bisher einzusetzen. Damit verringert sich der Aufwand für das Brechen des Bauschutts und die Verweildauer des Bauschutts in den Brechern, was im Ergebnis zu einer Kosteneinsparung führt. Gegebenenfalls kann sogar eine zusätzliche Verfahrensstufe zum Brechen oder Mahlen des Rohstoffes eingespart werden.

Die Füllgutkosten können bei der Erfindung auch dadurch gesenkt werden, daß zu dessen Herstellung neben Wasser und Zement lediglich ein Zuschlagstoff, nämlich Bauschutt, erforderlich ist, der teilweise direkt vor Ort oder in der Nähe des zu verfüllenden Schachts, beispielsweise durch mit der Schachtverfüllung im Zusammenhang stehende Abriß- oder Bautätigkeiten, anfällt . Folglich entstehen lediglich geringe Transport- und Lagerhaltungskosten. Zusätzliche Kosten für Transport, Lagerhaltung und Zugabe eines weiteren Zuschlagstoffs, wie etwa Rostasche, fallen nicht an. Darüber hinaus wird durch das erfindungsgemäße Füllgut ein in großen Mengen verfügbares und kostengünstig herzustellendes Füllgut zur Verfüllung von Schächten zur Verfügung gestellt, das Druckfestigkeiten von über 15 N/mm² erzielt.

Bei dem erfindungsgemäßen Füllgut ist es grundsätzlich bevorzugt, daß die Dichte des Zuschlagstoffs zwischen 1,9 und 2,3 kg/dm³, vorzugsweise 2,1 kg/dm³ beträgt. Weiter bevorzugt ist es, daß die Dichte des frischen kohäsiven Füllguts 1,5 bis 1,9 kg/dm³, vorzugsweise etwa 1,7 kg/dm³, und das Ausbreitmaß ca. 50/50 cm beträgt.

Mit einem Alter des erfindungsgemäßen kohäsiven Füllguts von 28 Tagen beträgt dessen mittlere Druckfestigkeit bevorzugt wenigstens 12 N/mm², vorzugsweise mehr als 15 N/mm². Dabei ist es von Vorteil einen Zement mit einer Dichte von 2,8 bis 3,2 kg/dm³, vorzugsweise 3,0 kg/dm³ zu verwenden. Dabei handelt es sich beispielsweise um einen Hochofenzement, vorzugsweise einen des Typs CEM III/B 32,5 – MW/HS. Das Zugabewasser und der Zement werden zudem bevorzugt in einem Verhältnis – dem sogenannten Wasser/Zement-Wert – von 0,9 bis 1,4, vorzugsweise 1,1 bis 1,2 zugegeben.

Die Druckfestigkeiten und die Fließeigenschaften des erfindungsgemäßen kohäsiven Füllguts werden nicht zuletzt auch durch die Partikelgrößenverteilung des Zuschlagstoffs bestimmt. In diesem Zusammenhang besteht der Zuschlagstoff aus gebrochenem Bauschutt vorzugsweise zu etwa gleichen Gewichtsanteilen aus Partikeln einer Partikelgröße zwischen 0 und 0,5 mm und aus Partikel einer Partikelgröße zwischen 0,5 und 8 mm. Weiter bevorzugt ist es, daß wenigstens 40 Gew.-%, vorzugsweise 45 bis 50 Gew.-% des Zuschlagstoffs aus Partikeln mit einer Partikelgröße von 0,25 bis 1 mm besteht. Darüber hinaus weisen bei einer vorteilhaften Zusammensetzung 95 Gew.-% des Zuschlagstoffs Partikel mit Partikelgrößen von weniger als 4 mm auf. Eine derartige Partikelgrößenverteilung des Zuschlagstoffs ist deshalb von Vorteil, da der Zuschlagstoff eine sehr breite Partikelverteilung und gleichzeitig einen hohen Anteil an Partikeln mit geringen Partikelgrößen aufweist. Auf diese Weise können sowohl die Fließeigenschaften als auch die Festigkeitseigenschaften günstig beeinflußt werden.

Der erfindungsgemäße, mit einem kohäsiven Füllgut verfüllte Schacht kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen. Dabei ist das Füllgut im Schacht vorzugsweise hydraulisch ausgehärtet.